COB的散熱問題分析

日期：2015-08-03 來源：www.kpjypcb.cn

        COB(Chip-on-Board)封裝技術憑借熱阻低、光通量密度高、色容差小、組裝工序少等優勢，在LED照明市場上占據相當大的份額，特別是30W以下的小功率筒燈、射燈，市場占有率早已超過SMD類型的LED。但使用COB最大的問題在于散熱，這么大的功率集中于很小的面積內（高功率密度），散熱的問題如何解決？，下面由LED工礦燈專家元亨光電為您作進一步的分析：

1． COB的導熱途徑：

COB封裝就是將芯片直接貼裝到光源的基板上，使用時COB光源與熱沉直接相連，無需進行SMT表面組裝。SMD封裝則先將芯片貼裝在支架上成為一個器件，使用時需將器件貼裝到基板上再與熱沉連接。相對于SMD器件，COB熱阻比SMD在使用時少了支架層熱阻與焊料層熱阻，芯片的熱量更容易傳遞到熱沉。

 

2. COB的實測溫度

然而，在我們實驗室的實測中，無論使用熱電阻、熱電偶還是熱紅外成像儀，我們都會發現，COB的表面溫度遠遠比我們預期的還高。

如下圖，使用熱紅外成像儀實測我司的9W射燈COB表面溫度，在室溫只有26度時，COB的表面溫度已經高達104.6度。而芯片的最大結溫只有120度，按很多工程師認為，LED的結溫會比COB表面溫度更高。按照這個實測結果，我司的9W射燈的實際結溫是否超標呢？

 

 

3.COB的熱分布機理

針對這個問題，芬蘭國家技術研究中心的研究人員Eveliina Juntunen等在IEEE雜志《Components, Packaging and Manufacturing Technology》2013年7月份的期刊上發表了一篇名為“Effect of Phosphor Encapsulant on the Thermal Resistance of a High-Power COB LED Module”專業文章，該文章對COB光源的溫度分布和內在機理做了深入的研究。

 

 

       上圖是該文根據試驗數據并結合仿真得出的，從圖中可以看到，熒光膠的溫度可達186℃，但芯片溫度只有49.5℃。芯片的溫度較低是因為芯片直接貼裝到鋁基板上方，芯片的熱量可通過基板快速傳遞到散熱器上，因此COB光源的芯片溫度遠低于芯片允許的最高結溫。

       熒光膠的溫度高于芯片溫度是因為COB光源的芯片數量和排列密度高于比普通的SMD器件，通過熒光膠的光能量密度明顯高于SMD器件，熒光粉和硅膠都會吸收一部分的藍光轉換成熱，加上硅膠熱容與熱導率較小，導致熒光膠的溫度急劇上升，因此COB光源工作時熒光膠的溫度會遠高于芯片溫度。